G. Mandret
1VUe de l'étude du régime alimentaire
M~DRET. (G.). ~égime al!mentaire des ruminants domestiques (bovms, ovms, caprms) exploitant des parcours naturels sahéliens e! soudano-sahéliens. III. Caractères épidermiques des principales espè-ces végétales consommées au pâturage : constitution d'un atlas de référence en vue de l'étude du régime alimentaire. Revue Élev. !Yiéd. vét. Pays trop., 1989, 42 (2): 237-243.
L'analyse microscopique des débris végétaux contenus dans les feces ou les bols oesophagiens est une méthode d'étude du régime alimentaire des animaux au pâturage. Ce travail est mené dans le cadre d'une étude du système d'alimentation des ruminants sur parcours sahéliens et soudano-sahéliens au Sénégal. L'auteur décrit les caractères épider-miques des principales plantes (28 espèces) consommées au pâturage en vue de la constitution d'un atlas de· référence. Il montre un exemple de clé d'identification de 19 dicotylédones à partir de leurs caractères épidermiques. Cette clé devra être complétée et pourra servir à la reconnaissance des débris végétaux contenus dans les feces ou les bols oesophaglens. Mots clés : Ruminant - Régime alimentaire - Dicotylé-done Plante fourragère Épiderme Identification Microscopie -Sénégal.
INTRODUCTION
L'étude du régime alimentaire des animaux peut être abordée par plusieurs méthodes. Les plus fréquentes sont l'observation directe sur le terrain des animaux et l'analyse microscopique des débris végétaux recueillis
à
différents niveaux du tube digestif.L'analyse microscopique des débris végétaux est basée sur l'observation des caractéristiques anatomi-ques de leurs cellules épidermianatomi-ques. La constitution d'un atlas de référence décrivant les caractères épider-miques des principales espèces fourragères présentes est indispensable pour cette analyse.
Pour réaliser un atlas, il est nécessaire d'étudier des fragments d'épidermes provenant de différentes par-ties de la plante (feuilles, tige ... ) car les caractéristi-ques de l'épiderme varient entre les organes. Des clés d'identification de certaines espèces ont été établies en tenant compte de ces différences (6, 9, 1 O).
1. Institut d'Élevage et de Médecine Vétérinaire des Pays Tropicaux, 10 rue Pierre Cu rie, 94704 Maisons-Alfort Cedex, France.
Adresse actuelle: LNERV, BP 2057, Dakar-Hann, Sénégal. Reçu le 07.03.88, accepté le 25.03.88.
Un catalogue photographique de référence sur les carac~ères épidermiques de 28 espèces fourragères a été constitué. Ce travail entre dans le cadre d'un programme d'études sur l'alimentation des ruminants des régions sahélienne et soudano-sahélienne du Sénégal (programme conjoint franco-sénégalais : IEMVT-CIRAD, LNERV-ISRA*).
Des échantillons de plantes fournis par le service d'agropastoralisme et d'alimFrntation du LNERV de Dakar et le service de botanique de l'IEMVT ont permis de constituer cet atlas.
Le principe, la méthode et les limites de ce travail sont exposés ici.
PRINCIPE
L'étude des épidermes repose sur :
- la spécificité des caractères épidermiques pour constituer un catalogue de référence des espèces présentes sur les sites,
- la r~sista~ce de ces épiderm~s au transit digestif pour determiner la composition botanique des échan-tillons de bols oesophagiens ou de fèces.
Les caractères les plus variables indiquent plutôt les voies évolutives de la famille végétale
à
laquelle appartiennent les espèces étudiées, ou la réponseà
des conditions écologiques particulières.On tlent compte par ailleurs des variations intra-individ~e\les due:s
à
la manifestation du développe-ment heteroblast1que des taxons : de la germinationà
la floraison, les espèces hétéroblastiques produisent des feuilles juvéniles puis des feuilles adultes accom-pagnées de modifications morphologiques plus ou moins brusques qui rendent quelquefois l'individu méconnaissable (4).(*) Laboratoire National d'Élevage et de Recherches Vétérinai-res, BP 2057, Dakar-Hann, Sénégal.
1~~~ipaux types de poils tecteurs observés
Lisse en touffe étoilée
Arborescent, unisérié pour chacune des branches
A pédoncule unisérié et tête un isériée et bisériée
Unicellulaire, échinulé à insertion en rosette
En aiguillons Crochu
6
f
pédQe court A tëte en doigt de gant et pédoncule plurisériéet tête globuleuse
En champignon
A base sphérique
Planche 1 : Principaux types de poils observés. Poils recteurs et poils secréteurs.
Vermiformes, en crypte pilifère
L'idéal serait de prélever les échantillons de plantes
de référence destinés à l'atlas
à
tous les stades dudéveloppement des espèces. Ce travail étant très lq~rd, on s'attachera au moins aux stades présumés de forte consommation par les animaux.
Les caractères épidermiques n'ayant pas tous la même importance, l'étude a porté plus particulière-ment sur la forme et la position des trichomes (poils) (Planche 1 ), des stomates (Planche 2) et des cristaux (Planche 3). La forme des cellules épidermiques, des nervures et l'aspect du bord du limbe sont des caractères secondaires qui peuvent éventuellement permettre de différencier deux espèces entre elles.
MÉTHODE
Les techniques d'obtention des épidermes sont nom-breuses (3). La méthode utilisée dérive de celles-ci : Lorsque la plante est fraîchement récoltée, le prélève-ment des épidermes peut être aisé. Ce n'est pas le cas pour les échantillons secs qui doivent d'abord être
ramollis. Pour cela, ils sont portés
à
ébullition dansl'eau pendant 5 mn puis laissés durant 48 h dans une
solution « alcool
à
90° et eau » (à parties égales) etenfin portés à nouveau à ébullition pendant 15 mn.
L'organe étant maintenu entre le pouce et l'index, on
prélève l'épiderme en l'entamant légèrement
à
l'aided'une lame de rasoir, de bistouri ou de scalpel, puis en le décollant avec des brucelles. Lorsque cette opéra-tion s'avère trop difficile, on peut gratter délicatement l'épiderme de la face opposée à celle que l'on veut observer jusqu'à l'obtention de l'épiderme désiré.
Le contenu cellulaire est ensuite détruit (à l'exception
des phytolithes et cristaux) en plongeant l'épiderme décollé dans un verre de montre contenant de l'eau de Javel additionnée de 3 gouttes d'air.col à 90°. L'alcool, utilisé en faible quantité, ne fait pas précipiter l'eau de Javel et permet une meilleure destruction du contenu cellulaire.
Devenu transparent, l'épiderme est rincé dan.s de l'eau additionnée de saponine ou de teepol.
Le montage de la préparation s'effectue entre lame et lamelle, dans une goutte d'eau glycérinée (50-50). On évitera la glycérine pure qui favorise la formation de bulles sous la lamelle.
Les préparations sont alors observées au microscope photonique à faible grossissement (x 64), en lumière directe ou en contraste de phase si l'épiderme est très clair. Les phytolithes (corps siliceux) et les cristaux s'observent de la même façon mais la lumière
polari-sée permet, en cas de doute, de les repérer facilement puisqu'ils sont réfringents.
Cette méthode est simple et ne .fait appel à aucune coloration.
On notera que chez la plupart dés dicotylédones, le maximum d'informations est obtenu à partir de l'épiderme inférieur de la feuille (sans pour autant négliger l'observation des autres organes). Pour les graminées, il est nécessaire de prélever les épidermes inférieur et supérieur du limbe, de la gaine, de la hampe florale, de l'épillet...
Bien que STACE (10) pense que l'épiderme situé sur la partie médiane du limbe offre le maximum de
rensei-gnements, il est préférable d'observer le bord du
limbe également.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
Le mode de description des monocotylédones, et plus particulièrement des graminées,' diffère de celui des dicotylédones. La distinction entre ces deux groupes s'effectue selon plusieurs types de critères que l'on peut hiérarchiser de la manière suivante :
- l'organisation des cellules épidermiques
- l'orientation des nervures
- les types de stomates et de trichomes.
En suivant cette hiérarchie, on s'aperçoit que chez les monocotylédones(*), il est nécessaire, pour le premier point, d'associer aux critères de différenciation des critères d'organisation des cellules épidermiques :
en «files,. (succession linéaire de cellules) homo-gènes (cellules identiques entre elles) ou mixtes (élé-ments de catégories différentes : stomates, poil) ;
en «colonnes" (files mixtes ou homogènes conti-guës et présentant une certaine répétition).
Les cellules épidermiques des graminées sont généra-lement allongées et disposées en files parallèles aux nervures (parallèles entre elles) comme en témoigne la planche 4.
Les cellules épidermiques des dicotylédones ont des contours irréguliers et sont, dans la majorité des cas, disposées en puzzle (Planche 5).
En ce qui concerne l'orientation des nervures des monocotylédones, on constate que, contrairement aux dicotylédones, elles sont généralement parallèles.
Type anisocytique Type anomocytique
Type d iacytiq ue Type paracytique
Planche 2 : Principaux types de stomates observés. Type anisocytique : trois cellules compagnes dont une plus petite que les autres. Type anomocytique : les cellules voisines des stomates ne se distinguent pas des cellules épidermiques. Type diacytique : les deux cellules compa-gnes qui entourent le stomate ont leur paroi commu.'Je perpendiculaire à l'ostiole. Une cellule compagne est plus petite et« incluse» dans une cellule épidermique. Type paracytique : le stomate est entouré de deux cellules compagnes disposées parallèlement à l'ostiole.
0 Q
t>
o
Cl ClEn bâtonnets En petits prismes
En plaque de raphides
()
Oo
En gros prismes En gros mâcles
Couple silice-subéreux Planche 3 : Principaux types de cristaux observés.
La distinction entre les stomates des deux groupes est aisée:
- les stomates de dicotylédones sont de 4 types
principaux (Planche 2), alors que chez les monocotylé-dones on distingue un type unique aux lèvres de l'ostiole subérifiées (Planche 4).
Graminée (cellules épidermiques allongées parallèles aux nervures)
Poil en aiguillon sur nervure Cellule épidermique
Stomate avec lèvres de l'ostiole
~..,,._,,_--r""'-·--·-..
~..,..:sa._--,.--5~:- ... subénf1ées, poil b1cellulaireCenchrus pneum (Kunth) Maire
Planche 4: Organisation des cellules épidermiques d'une graminée: 1 cellules épidermiques allongées en files parallèles aux nervures.
Dicotylédone (cellules ép1derm1ques aux contours irréguliers, nervures non parallèles)
Stomate
Cellule épidermique
Cass,a obtus1fo/ia L.
Planche 5 : Organisation des cellules épidermiques d'une dicotylé-done : cellules épidermiques aux contours irréguliers, nervures non parallèles.
Il est difficile de différencier les espèces ou même les genres de graminées en fonction de leurs trichomes. Cette difficul.té se rencontre également chez les dico-tylédones. Certains types de poils peuvent cependant caractériser un genre comme le montre la clé de détermination au tableau 1.
Chez les graminées, l'observation des phytolithes est très utile. Très fréquemment une cellule subéreuse, se distinguant par l'absence de prolongement saillant et par des contours légèrement parallélépipédiques, est associée à une cellule siliceuse ou à des poils tecteurs dans un épiderme de graminée (7). Elle est située du côté basal de l'organe et s'étend davantage par rapport
à
la cellule siliceuse.Cette association cellule subéreuse-cellule siliceuse ne se rencontre pas sur les dicotylédones observées. Les principaux types de cristaux reconnus sur ces dernières sont sous forme de bâtonnets, de prismes, de mâcles ou de raphides (Planche 3).
1 Aoisocyliq"' Anomocytique Diacytique Fabaceae Capparaceae Caryophyllaceae Combretaceae Tiliaceae Acanthaceae 1 + -Paracytique Asclepiadaceae Ceaesalpiniaceae Fabaceae Rubiaceae
1 Cristaux en grains de sable + gros
prismes isolés
loppé et plurisérié, tête sécrétrice en
>--d_oi_g_t _de_g_an_t _ _ _ _ _ _ _ _ ____, Zornia glochidia ta Poils lecteurs unicellulaires échinulés sur
le limbe avec insertion en rosette Navettes branches
inégales et souvent lndigofera aspera
1 Cristaux en bâtonnets alignés le long de Poil~ lecteurs échi- à plat
nu les en forme de e - - - + - - - l
la nervure principale navette Navettes branches égales et souvent repliées en U 1
/ndigofera diphyl/a
Cristaux rhombofdes octaédriques ou Poils lecteurs vermiformes échinulés à Bo . ne 1 .
ronds dans les nervures tête en forme d'ancre à 3 branches scia se ga ens,s Cristaux nombreux en forme de gros Poils lecteurs arborescents rares, unisé- Pol linearifolia mâcles sur le limbe riés pour chacune des branches ycarpaea
Cristaux peu nombreux
En mâcles groupés ou isolés
>---<Poils sécréteurs en champignons En mâcles isolés
unique-Combretum micranthum Combretum nigricans
ment Absence de cristaux
f - - - , P o i l s lecteurs vermiformes lisses avec Combretum glutinosum Nombreux cristaux en prismes dans les cryptes pilifères aux contours réguliers Guiera senegalensis nervures
. . • Poils sécréteurs à Poils lecteurs rares
Cristaux en grains _de sable et_gros macl~s pédoncule unicellu- :nur ~aig~~lr~nu~/psr~~: Corchorus tridens sur le limbe, en prismes et macles alignes laire et allongé avec
dans les nervures tête globuleuse plu- f-c_1 __ Pa_1e _ _ _ _ - + - - - ~ - - - - 1
. . . . ricellulaire et cellule Cristaux en gros prismes et petits macles apicale cloisonnée sur le limbe longitudinalement
Po'ils lecteurs lisses
en touffes étoilées Grewia bicolor sur le limbe
Poils lecteurs unicellulaires échinulés très courts à très longs avec insertion directe
Absence de cristaux sur le limbe 8/epharis linariifolia
Absence de cristaux
Poils sécréteurs à pédoncule très court
et tête globuleuse
Poils lecteurs unicellulaires ou unisériés, échinulés avec insertion en rosette sur le
limbe I Ll.eptacfenia hastata
Poils sécréteurs à base sphérique et lu-risériés. tête globuleuse
De 1oncrJeu1rs_ Cristaux_ en grains d_e sable dans le limbe :~\~81\~~!~r~~s
et en prismes alignes dans les nervures échinulés
à
longLieurs et iCassia obti.,sifolia Poils tecteurs unicellulaires lisses en
cro-. . . cnets sur le limbe et longs échinulés sur Nombreux cristaux en petits prismes dans les nervures
le limbe et en prismes alignés dans les Alysicarpus ovalifolius nervures
Cristaux sous forme Avec des màcles de raphides en
plaques
1 Avec des prismes 1
Poils sécréteurs unisériés à tète pluricel-lulaire unisériée et bisériée
Poils lecteurs et aiguillons séparés par, . des micro-aiguillons sur le bord du limbe I Spermacoce rad,ata Poils tecteurs unicellulaires échinulés I S t h d contenant des cristaux permacoce s ac Y ea Cristaux en grains de sable dans le limbe PoHs lecteurs unicellulaires échinulés, Feretia apodanthera
Chaque partie de la plante possède une distribution épidermique qui lui est propre. Chez les graminées, l'épiderme foliaire est d'autant plus différencié que la feuille est située plus près de l'inflorescence (9). L'utilisation des caractères épidermiques permet d'établir une clé d'identification. On a,
à
titre d'exem-ple, reproduit au tableau I une clé de détermination des dicotylédones étudiées.LIMITES
Certaines particularités de l'épiderme peuvent être caractéristiques d'une famille, comme le type anomo-cytique des stomates de la famille des Tiliaceae, ou encore permettre de différencier le genre et l'espèce comme c'est le cas pour les cristaux dans la famille des Rubiaceae (8). Mais un caractère isolé ne peut suffire
à
déterminer un taxon, ce caractère pouvant être commun à plusieurs genres.Il faut donc dégager des groupes de caractères. Au niveau de la détermination des graminées, CHA-PUIS (1) fait remarquer que certains épidermes ont des structures très proches, empêchant une identifica-tion sûre. Ceci montre les limites de l'étude microsco-pique des épidermes recueillis sur des fragments végétaux pendant ou après le transit digestif. De plus, il est clair que les caractères épidermiques d'une espèce végétale peuvent varier avec sa descen-dance ; la variation pouvant être attribuée
à
des facteurs génétiques ou écologiques. Il est donc sou-haitable, dans l'éventualité d'une utilisation prolongée de l'atlas, d'étudier l'effet de ces facteurs.Pour l'étude des débris végétaux, il faut aussi être prudent dans l'identification, car des erreurs peuvent être induites par des variations de l'épiderme qui sont
MANDRET (G.). The dietary preferences of domestic ruminants (cattle, sheep and goats) on Sahelian and Sudano-Sahelian ranges. III. Epidermic characteristics of main plant species grazed on pastu-res : constitution of a reference atlas to study the dietary prefercnces.
Revue Élev. Méd. vét. Pays trop., 1989, 42 (2) : 237-243.
Microscope analysis of vegetal fragments debris contained in the faeces and in the alimentary bolus is a method for studying the animais' diet on pastures. This work is conducted within the scope of a ruminant
dues aux maladies bactériennes. De plus, la qualité de l'information dépend de la taille du fragment observé.
CONCLUSION
L'analyse microscopique des caractères épidermiques permet dans la plupart des cas de différencier des espèces entre elles.
Lorsque l'étude porte sur une zone très étendue, un ou plusieurs pays par exemple, il faut tenir compte des variations possibles d'une même espèce. Les caractè· res épidermiques seront vérifiés sur l'aire de réparti-tion de l'espèce étudiée.
D'après ces observations, on peut dire qu'aucun type d'épiderme n'est lié
à
un milieu déterminé.Un sol très humide peut, par exemple, entraîner une modification du régime de l'élongation et de la matura-tion des épidermes, mais non le type de leur différen-ciation. Les variations dues au milieu portent surtout sur les caractères quantitatifs (exception faite des caractères quantitatifs dépendant de leur situation sur l'organe considéré).
Ce type d'analyse présente certains avantages, confir-més par CHAPUIS (1)
à
propos d'un autre herbivore, le lapin de garenne :l'animal n'est pas influencé dans son choix alimen-taire par l'observateur ;
- la détermination des débris végétaux récoltés peut être assez précise car elle s'appuie sur plusieurs critères d'identification ;
cette méthode permet d'étudier les variations du régime alimentaire des animaux dans le temps et dans i
l'espace. ·
Il est important que l'observateur soit toujours la même personne, car la reconnaissance des caractères épidermiques requiert une certaine habitude.
MANDRET (G,). Régimen alimenticio de los rumiantes domésticos (bovinos, ovinos, caprinos) pastoreando pastos naturales sahelianos y , sudano-sahelianos. III. Caracteres epidérmicos de las principales ! especies vegetales rastoreadas : constituciôn de un atlas de referencia para el estudio de régimen alimenticio. Revue Élev. Méd. vét. Pays
trop., 1989, 42 (2) : 237-243.
El analisis microscopico de los residuos vegetales contenidos en las heces o los bolos esofâgicos es un método de estudio del régimen
diet enquiry over Sahelian and Sudano-Sahelian pastures in Senegal. The author describes the epidermic characters of the main gral.ed plants (28 species) ·so as to constitute a reference atlas. An example of the identification key 1s exposed for 19 dlcotyledones from their epidermic characters. This key will have to be completed and will help to recognilA! the plant debris contained in the faeces and in the alimentary bolus. Key words : Ruminant - Diet - Dicotyledon Fodder plant Epidermis Microscopy Senegal.
BIBLIOGRAPHIE
alimenticio de los animales al pasto. Se realiza este trabltjo en el âmbito de una encuesta sobre el slstema de alimentacion de los rumiantes sobre pastos sahelianos y sudano-sahelianos en Senegal. El autor describe los caracteres epldérmicos de las principales plantas (28 especies) pastoreadas para constituir un atlas de referencia. Da un ejemplo de clave de identiticacion de 19 dlcotiledones a partir de sus caracteres epidérmicos. Se necesitarâ completar esta clave que podrâ utilizarse para reconocer los residuos vegetales contenidos en las heces o los bolos esofâgicos, Palabras claves : Rumiante - Régimen alimenti-cio Dicotiledon - Planta forrajera Epidermis -Identificaci6n Microscopia · Senegal.
1. CHAPUIS (J. L.). Le régime alimentaire du lapin de garenne, Oryctolagus cunicu/us (L.) 1758 dans deux habitats contrastés: une lande bretonne et un domaine de l'Ile-de-France. Thèse 3ème cycle, Univ. Rennes, 1979. 210 p. 2. DILCHER (D. L.). Approaches to the identification of angiosperme leaf remains. Bot. Rev., 1974, 40 (1): 1-145. 3. FAGGION (M. H.). Comparaison des techniques utilisées pour l'identification des débris végétaux contenus dans les
fèces des herbivores sauvages. D.E.A. Physiologie végétale, 1974. Pp. 1-47.
4. GORENFLOT (R.). Niveaux et diversité des variations intra-individuelles. Bull. Soc. bot. Fr., 1985, 132 (2): 7-17. (Actual bot).
5. GUERIN (H.), RICHARD (D.), FRIOT (D.), MBAYE (H.). Les choix alimentaires des bovins et ovins sur pâturages
sahéliens. Reprod. Nutr. Dev., 1986, 26 (18): 269-270. '
6. LIVERSIDGE (R.). Identification of grazed grasses using cpidermal characters. Proc. Grassld Soc. SH Afr., 1970. (Vol. 5). Pp. 153-165.
7. MANDRET (G.). Bovins, ovins, étude de la valeur alimentaire des parcours naturels au Sénégal. Utilisation des caractères épidermiques des contenus digestifs. Atlas épidermique. D.E.A. Systématique des Phanérogames, Univ. Paris
XI, 1985. 127 p.
8. METCALFE (C. R.), CHALK (L.). Anatomy of the Dicotyledone. Oxford, Oxford University Press, 1950. 9. PRAT (H. ). L'épiderme des graminées, étude anatomique et systématique. Annls Sei. nat., Sér. A Bot., 1932, 10 :
118-326.
10. SOUEGES (R.), BONARD (E.). Tableaux élémentaires d'analyse micrographique. Pa~is, Librairie Médicale et Scientifique, 1913.
